Conceptos físicos relacionados con la actividad
Con esta experiencia se pueden trabajar los siguientes conceptos relacionados con la carga y el campo electrostáticos.
- Concepto de carga. Cargas positiva y carga negativa. Fuerzas de atracción y de repulsión.
- Estructura del átomo.
- Materiales conductores y materiales dieléctricos.
- Carga por conducción y carga por inducción.
- Efecto triboeléctrico: carga por frotamiento.
- Escala triboeléctrica: que materiales ceden/ganan electrones al frotarse.
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EXPLICACIÓN FUNCIONAMIENTO La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia. Existen cargas de dos signos: positiva y negativa. Las cargas del mismo signo se repelen y las de signo contrario se atraen. La materia es, en general, neutra. Es decir, contiene el mismo número de cargas positivas que negativas. En un conductor las cargas son libres de moverse (electrones) así que si acercamos un objeto cargado a un conductor neutro, sus cargas se reubicaran de forma que minimicen la energía. Si el objeto está cargado positivamente, los electrones del conductor se acercarán a este, y si está cargado negativamente, los electrones del conductor se alejarán. Volviendo al electroscopio, imaginemos nuestra varilla cargada positivamente que se acerca a un alambre de cobre u otro material conductor como el de la figura 1. Los electrones del cobre y, por ende, los de las láminas de aluminio, se verán atraídos por la varilla dejando un defecto de carga negativa en el extremo opuesto, es decir, en las láminas de aluminio. De esta forma, si tienen libertad de movimiento, se repelerán y abrirán como una tienda de campaña. Al alejar la varilla, la carga volverá a redistribuirse homogéneamente y las láminas caerán por su propio peso. Si además de acercar la varilla, tocamos el alambre con ella, la carga se transferirá al electroscopio, haciendo que las láminas de aluminio se separen y queden así hasta que lo descarguemos. Para descargarlo lo tendremos que tocar el alambre con un conductor suficientemente grande para que se distribuya la carga por él. En la práctica, bastará con tocarlo con la mano. Si queremos ampliar el efecto de la carga en las láminas de aluminio, podemos añadir un par de objetos conductores cercanos a la lámina de aluminio (figura 2). No es necesario que estén cargados previamente, ya que cuando el aluminio se cargue inducirá una separación de cargas en las dos esferas conductoras que harán que las láminas se separen con mayor facilidad. |
Figura 1
Figura 2 |
